產電微生物基因表達譜及調控機制分析.pdf

1、能源匱乏和環(huán)境污染是當今兩個全球性問題，尋求可再生能源和環(huán)境治理成為生物技術研究的主要推動力。微生物燃料電池(microbial fuel cell，MFC)是一種能量轉化的新技術，利用細菌降解有機物，同時產生電能。MFC在廢水處理、可再生能源、環(huán)境治理等多個方面具有重要應用潛質。然而目前MFC的產電效率還不夠高，技術還不夠成熟。決定MFC產電效率的最本質因素是陽極微生物的種類及特性。本文的目的就是通過產電微生物基因表達譜分析來研究其產

2、電機制，發(fā)現與產電功能密切相關的基因，并構建電子傳遞相關基因的調控網絡，為產電微生物的基因工程改造、MFC產電效率的提高提供科學依據。
　　本文選取兩種模式產電微生物Geobacter sulfurreducens PCA和Shewanellaoneidensis MR-1作為研究對象，利用顯著差異表達分析，發(fā)現并深入研究對電子傳遞起關鍵作用的基因；通過相關性分析，探索電子傳遞相關基因之間未知的表達調控關系；結合基因組及注釋代謝等

3、信息進行基因功能注釋，確定挖掘出的基因的功能；構建關聯網絡和貝葉斯網絡，論證并可視化基因間表達調控關系。
　　G.sulfurreducens基因表達數據分析結果顯示細胞色素omcZ和菌毛蛋白pilA對于生物膜還原能力的增強及電子的傳遞具有重要作用。推測轉運載體相關蛋白GSU3401-3404與pilA在功能上具有較強的相關性，其中GSU3402和GSU3403與外膜孔蛋白ompJ相關基因具有較高的序列相似度。脫氫酶hybA和hy

4、bS、雙組分信號傳導系統(tǒng)的蛋白GSU1316、細胞色素蛋白GSU0618和GSU1284、熱休克蛋白GSU2390及一種功能未知的蛋白GSU2897與電子傳遞之間密切的聯系。
　　S.oneidensis MR-1表達譜分析結果表明細胞色素合成蛋白ccmA～ccmH、與分泌相關的胞質易位蛋白tatA-tatC、細胞色素c3 SO2727和延胡索酸鹽還原酶黃素蛋白前體S00970等，對電子的胞外傳遞具有重要影響。功能未知的蛋白SO4